[发明专利]高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备、反铁电薄膜层及制备、柔性AFE电容器

权利要求书

1.一种AFE电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基底(10)上沉积缓冲层(20)；

在缓冲层(20)上沉积第一电极层(30)；

在第一电极层(30)上沉积包含两层以上薄膜的反铁电薄膜层(40)；

在反铁电薄膜层(40)上沉积第二电极层(50)，得到AFE电容器；

其中反铁电薄膜层(40)通过脉冲激光沉积，且相邻薄膜包含的元素可相同或不同；

反铁电薄膜层(40)包含A层和B层，A层的组成元素包含Pb、Ti、Zr与La元素，B层的组成元素包含Sr、Ti元素；

所述A层和B层形成AB双层结构，B层的厚度控制小于第二电极层(50)与第一电极层(30)的厚度；所述AB双层结构中的A层作为反铁电薄膜层(40)的主要层，A层厚度占所述反铁电薄膜层(40)的总厚度的65 %~97 %；

AB双层结构中的B层的厚度介于5~50 nm；AB双层结构中的A层的厚度介于150~500 nm；所述反铁电薄膜层(40)的厚度介于170~550 nm；

基底(10)的厚度介于10~40 nm；所述缓冲层(20)的厚度介于5~30 nm；所述的第一电极层(30)或第二电极层(50)的厚度介于10~30 nm；

AB双层结构为PLZT/STO的双层结构，其中A层的PLZT靶材为Pb_1-XLa_X(Zr_1-YTi_Y)O₃ ，X=0.05~0.15，Y= 0.05~0.20靶材；B层的STO靶材为SrTiO₃靶材；

在电极层上沉积包含两层以上薄膜的反铁电薄膜层(40)的步骤包括：

a. 将PLZT靶材和STO靶材分别放置在两个相邻的靶位上；

b. 将基底(10)固定于脉冲激光沉积系统的生长腔器中，主靶位的正上方，基底(10)与靶材之间的距离为45~75 cm；沉积腔真空度≤ 1×10^-7 Pa；沉积温度630~670 ℃；氧分压90~110 mTorr；激光能量330~350 mJ；脉冲激光频率5~10 Hz；沉积温度速率30 ℃/min；激光焦距5~15 mm；沉积速率1~5 nm/min；

c. 将PLZT靶位切换至主靶位，并且开启激光器轰击PLZT靶材固定发数85~95发；

d. 迅速将STO靶位切换至主靶位，并且开启激光器轰击STO靶材15~25发；

e. 重复循环步骤c~d的过程200~240次，制备得到不同激发数组分的PLZT-STO的AFE电容器。

2.根据权利要求1所述的AFE电容器的制备方法，其特征在于，缓冲层(20)、第一电极层(30)、第二电极层(50)均通过脉冲激光沉积；

所述缓冲层(20)为CoFe₂O₄薄膜，激光沉积CoFe₂O₄薄膜的条件为：沉积腔真空度≤5×10^-6 Pa；沉积温度600~650 ℃；氧分压40~60 mTorr；激光能量290~330 mJ；脉冲激光频率5~10 Hz；沉积温度速率30 ℃/min；激光焦距-5~5 mm；沉积速率3~5 nm/min；

所述第一电极层(30)、第二电极层(50)均为SrRuO₃薄膜，脉冲沉积SrRuO₃薄膜的条件为：沉积腔真空度≤5×10^-6 Pa；沉积温度600~650 ℃；氧分压70~90 mTorr；激光能量330~350 mJ；脉冲激光频率5~10 Hz；沉积温度速率30 ℃/min；激光焦距0~5 mm；沉积速率3~5nm/min。

3.根据权利要求1所述的AFE电容器的制备方法，其特征在于，所述基底(10)为柔性基底；柔性基底使用前对其进行清洁预处理。

4.根据权利要求3所述的AFE电容器的制备方法，其特征在于，柔性基底为Mica基底。